JP2004348032A - 光レセプタクル及びその製造方法並びに光モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ファイバスタブ3と、スリーブ5と、ホルダ7とからなる光レセプタクル8において、ファイバスタブ3の後端部にファイバスタブ3の光軸方向の位置ずれを防止するストッパ15を当接するとともに、ストッパ15をホルダ7に接合する。更に、レセプタクル8は、貫通孔19に、ファイバスタブ3の後端部を挿入して固定した後、ファイバスタブ3後端面と貫通孔19とで形成される凹部を研磨し、しかる後、ファイバスタブ3の後端部にファイバスタブ3の光軸方向の位置ずれを防止するストッパ15を当接し、ストッパ15をホルダ7に接合して製造する。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術】
本発明は、光レセプタクル及びその製造方法並びに該光レセプタクルを用いた光モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光信号を電気信号に変換するための光モジュールは、半導体レーザーやフォトダイオード等の光素子をケース内に収納し、光ファイバを通じて光信号を導入又は導出するような構造となっている。
【0003】
上記光モジュールのうちコネクタを接続するようにしたレセプタクル型の光モジュールは、図4(a)に示すように光レセプタクル28の一端に光素子29を有しており、他端には光コネクタ34が接続可能に構成されている(特許文献1参照)。以下、具体的な構成を説明する。
【0004】
光レセプタクル28は、図4(a)に示すようにジルコニア、アルミナ等のセラミック材料からなるフェルール21aと、フェルール21aの中央に石英ガラス等からなる光ファイバ21bを挿入固定して得られたファイバスタブ23の後端部にホルダ27の貫通孔27aに圧入により固定している。また、ファイバスタブ23の先端部はスリーブ25の一方開口側から挿入するとともに、それらをホルダ27に圧入されたケース26に圧入又は接着固定することによって構成されている。
【0005】
光素子29は、光レセプタクル28のファイバスタブ23の後端面側に、光素子29の光出射側に配置したレンズ30を備え、ケース31により光素子29、レンズ30を収納している。このケース31がホルダ27に溶接で接合してなる。
【0006】
光コネクタ34は、中央に光ファイバ33bを挿入したプラグフェルール33aを有し、光レセプタクル28のもう一方の端面側であるスリーブ25の他方開口側にプラグフェルール33aを挿入し、光ファイバ21bの端面と光ファイバ33bの端面とを当接させ、光信号のやりとりを行うことができる。
【0007】
ここで、フェルール21a、33aの外径公差は±1μm以下で、その内孔に備えられた光ファイバ21b、33bの中心には光信号が伝搬する直径10μm程度のコアがあり、各光ファイバ21b及び33bのコア同士を損失の少ない接続とするため、スリーブ25によってファイバスタブ23及びプラグフェルール33aを安定且つ高精度に保持されている。
【0008】
上記ファイバスタブ23における光ファイバ21bの端面23aは、当接時の接続損失を減らすために曲率半径5〜30mm程度の曲面に鏡面研磨されており、反対側の端面23bは、LD等の光素子29から出射された光が光ファイバ21bの先端部で反射して光素子に戻る反射光を防止するため、光ファイバ21bを挿通するフェルール21aとともに4〜10°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【0009】
この光レセプタクル28は、ファイバスタブ23の後端部の外周を、溶接に適した金属からなるホルダ27に圧入することにより高精度に固定されている。
【0010】
さらに、この光レセプタクル28に使用されているホルダ27にはストッパ35が設けられており、プラグフェルール33a挿入時にファイバスタブ23が光軸方向に移動することを防止している。
【0011】
ところで近年、光モジュールの小型化が求められており、上記光レセプタクル28も小型化が求められているが、光レセプタクル28のケース26の端面からファイバスタブ23の端面23aまでの長さは規格化されているため短くすることができず、ホルダ27の長さを短くする必要が生じている。
【0012】
【特許文献1】
特開2003−43313号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図4(a)に示した様にホルダ27の貫通孔27aに一体型のストッパ35を形成した場合には、ホルダ27の貫通孔27aにファイバスタブ圧入時に、図4(b)に示す様なバリ17が生じ、ストッパ35とファイバスタブ23との間に挟まり、ファイバスタブ23とストッパ35の間に空隙18が生じ、ファイバスタブ23のホルダ27に対する保持状態が不安定となり、接続損失を悪化させることがあった。ここで、バリ17は、ホルダ27の貫通孔27aの内壁20がファイバスタブ23との接触により削り取られたものである。また、生じたバリ17は、ストッパ35の陰に隠れており、研磨による除去が不可能であり、振動や衝撃を加えた際に光軸上に脱落し、光が全く通らない不具合が発生することがあった。また、ストッパ35は切削加工により形成される為、ストッパ35の厚さが薄くなると、切削加工中にストッパ35に歪みが生じることから、ストッパ35を薄くすることにより光レセプタクルを小型化することは不可能であった。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて、フェルールの中央に光ファイバが挿入されたファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに、他方開口端側から上記ファイバスタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を挿入して固定するホルダとからなる光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブの後端部にファイバスタブの光軸方向の位置ずれを防止するストッパ部材を当接するとともに、該ストッパ部材が上記ホルダに接合されていることを特徴とするものである。
【0015】
更に、フェルールの中央に光ファイバが挿入されたファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに、他方開口端側から上記ファイバスタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を挿入して固定するホルダと、上記ファイバスタブの後端部にファイバスタブの光軸方向の位置ずれを防止するとともに上記ホルダに接合するストッパ部材とからなり、上記ファイバスタブの後端部をホルダの貫通孔に挿入して固定した後、上記ファイバスタブ後端面と貫通孔とで形成される凹部を研磨し、しかる後、上記ストッパ部材をホルダに接合させることを特徴とする光レセプタクルの製造方法を提供するものである。
【0016】
また、本発明の光モジュールは、ファイバスタブの後端部側から光信号を出射する光素子を収納したケースを取り付けたことを特徴とするものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
【0018】
図1(a)は、本発明の光レセプタクルの実施形態を示す中央縦断面図である。
【0019】
光レセプタクル8は、フェルール1aの中央に光ファイバ1bが挿入されたファイバスタブ3と、ファイバスタブ3の先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに、他方開口端側からファイバスタブ3の先端面3aに接続するプラグフェルール13aを挿入して保持するスリーブ5と、貫通孔19を有し、その貫通孔19にファイバスタブ3の後端部を挿入して固定するホルダ7とから構成されている。ここで、ファイバスタブ3の先端部とは、先端面3aだけでなく長手方向中央側よりも先端側の側面も含むものである。逆にファイバスタブ3の後端部とは、後端面3bだけでなく長手方向中央側よりも後端側の側面も含むものである。
【0020】
ファイバスタブ3の先端面3aは、光コネクタとの接続損失を低減させるため曲率半径5〜30mm程度の曲面状に加工され、後端面3bはLD等の光素子から出射された光が光ファイバ1bの端面で反射して光素子に戻る反射光を防止するため4〜10°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【0021】
プラグフェルール13aは、光コネクタ14の構成部品であり、図1(b)に示すように、この光レセプタクル8を用いて光信号をやりとりする際に、スリーブ5の反対側より挿入され、その端面をプラグフェルール13aに保持された光ファイバ13bとファイバスタブ3端面3aの光ファイバ1bに接続されるものである。
【0022】
フェルール1aはジルコニア、アルミナなどのセラミック材料からなっており、スリーブ5はジルコニア、アルミナ、銅などの材料からなっている。主には耐摩耗性を考慮して、フェルール1a及びスリーブ5は共にジルコニアなどのセラミック材料からなることが好ましい。
【0023】
ケース6は耐摩耗性、溶接性を配慮する必要がないため、ステンレス、銅、鉄、ニッケル、プラスチック、ジルコニア、アルミナなどの幅広い材料が用いられる。主には次に説明するホルダ7と熱膨張係数を合わせ、信頼性を高めるためステンレスを用いられる。
【0024】
ホルダ7は光モジュールとしてケースと溶接することが多いため、鉄、ニッケルなどの溶接が可能な材料からなっている。主には耐腐食性と溶接性を考慮して、ケース6と同様にステンレスを用いてもよい。
【0025】
ここで、ホルダ7の後端部にファイバスタブ3の光軸方向のずれを防止する為のストッパ15が、ホルダ7と一体型ではなく、ホルダ7とは別体として設けられていることが重要である。
【0026】
ストッパ15はホルダ7にファイバスタブ3をスリーブ5側から圧入した後に、ホルダ7の後端部にYAG溶接により固定され、ファイバスタブ3の光軸方向のずれを防止する。そのため、ストッパ15は溶接性が高く耐腐食性も高い、ステンレスにより形成される。
【0027】
図5(a)〜(f)に本発明の光レセプタクル8の製造方法を示す。まず、図5(a)に示す様に、ホルダ7の貫通孔19にファイバスタブ3を圧入する。圧入時には、ホルダ7の貫通孔19の内壁20がファイバスタブ3により削られ、図5(b)に示す様なバリ17が生じる。次に図5(c)において、バリ17を研磨により除去した後、図5(d)に示す様に、ファイバスタブ3後端部にファイバスタブ3の光軸方向の位置ずれを防止するストッパ15を当接し、ホルダ7にYAG溶接により接合する。次に、図5(e)に示すようにファイバスタブ3をスリーブ5の一方開口部に挿入する。最後に、ケース6を図5(f)に示すようにホルダ7に圧入し光レセプタクル8は製造される。
【0028】
従来のレセプタクル28では、ストッパ35とホルダ27が一体型であるため、バリ17は図4(b)に示す様に、ファイバスタブ23後端面と貫通孔19とで形成される凹部に生じ、ストッパ35に隠れているため、バリ17を研磨・除去することが不可能であったが、本発明では、ファイバスタブ3をホルダ7に圧入した時点では、ストッパ15は取り付けられていない為、バリ17の研磨・除去が容易に行える。
【0029】
ここで研磨は、生じたバリを綿棒やピンセット、グラインダー等を接触させることにより取り除く作業を示す。
【0030】
そして、バリ17の除去後にストッパ15をYAG溶接により固定するため、ファイバスタブ3圧入時に生じたバリ17がストッパ15とファイバスタブ3との間に挟まることにより、ファイバスタブ3とストッパ15の間に空隙18が生じ、ファイバスタブ3のホルダ7に対する保持状態が不安定となり、接続損失を悪化させることや、生じたバリ17が振動や衝撃を加えた際に光軸上に脱落し、光が全く通らない不具合が発生することを防止することが可能である。
【0031】
また、光レセプタクル8の小型化において、ストッパ15の厚みを薄くする必要がある。しかしながら、図4に示す従来のレセプタクル28では、切削加工によりストッパ35を作製するが、ストッパ35とホルダ27が一体型となっているため、ストッパ35を薄くすると、切削加工中に、ストッパ35に歪みが生じてしまい、使用が不可能となった。しかし、本発明では、ストッパは、ストッパ15として、ホルダ7とは別に設けられている。その為、ストッパ単品での加工が可能であることから、上記歪みを生じることなく厚さを薄くすることができるため、光レセプタクル8の小型化が可能である。
【0032】
フェルール1aの外径とスリーブ5の内径の表面粗さは挿入性を考慮して、表面を算術平均粗さRaで0.2μm以下が望ましく、フェルール1aの外径とスリーブ5の内径公差は低い接続損失を得るため、±1μm以下が望ましい。
【0033】
また、図1の実施形態に示す光レセプタクル8を用いて光モジュールを構成する場合には、図3に示すように光レセプタクル8のファイバスタブ3を備えた端面側に、光素子9とレンズ10を備えたケース11を接合部4で溶接により接合し、光レセプタクル8のもう一方の端面側よりスリーブ5内にプラグフェルール13a備えた光コネクタ14を挿入し、光ファイバ1bの端面と光ファイバ13bの端面とを当接させ、光信号のやりとりを行うことができる。また、ケース11はホルダ5と溶接することが多い為、ステンレス、鉄、ニッケルなどの溶接が可能な材料からなっている。主には耐腐食性と溶接性を考慮して、ステンレスが用いられる。
【0034】
なお、本発明の光レセプタクル8は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能であり、図3(a)では、ストッパ15がホルダ7後端部内に設置され、ホルダ7内周とストッパ15の外周がYAG溶接により固定されている。更に、図3(b)では、ストッパ15がホルダ7後端部内から後端部端面にかけて設置され、YAG溶接により固定されている。
【0035】
【実施例】
(実験例1)
図1(a)に示す本発明の光レセプタクルを作製した。図1に示す様に、フェルール1aの中央に光ファイバ1bを接着剤2により固定してファイバスタブ3を形成し、ファイバスタブ3をホルダ7の貫通孔19に圧入により固定し、ファイバスタブ3後端面と貫通孔19の間に生じたバリ17を研磨・除去した後、ファイバスタブ3後端部にストッパ15を当接し、該ストッパ15をYAG溶接によりホルダ7に接合したものの先端部をスリーブ5の内孔に挿入するとともに、それらをケース6に圧入固定することによって構成されている。
【0036】
フェルール1aとスリーブ5はジルコニアで形成し、ホルダ7、ストッパ15、ケース6はステンレスで形成している。ストッパ15の厚みは0.10mmとし、サンプルは10個用意した。
【0037】
更に、比較例1として、上記と同じ材質で、ストッパ35とホルダ27が一体となっているサンプルを10個用意した。比較例では、ファイバスタブ23後端面とストッパ35の間に生じたバリ17は、ストッパ35に隠れているため、除去作業を行うことが不可能であった。ストッパのYAG溶接の有無及びファイバスタブとストッパの間に生じたバリの研磨・除去作業の有無以外、本発明と同じ作製方法である。また、上記比較例は、ストッパ35の厚みを、ストッパとホルダが一体型である場合の最薄である0.26mmとした。
【0038】
本発明のサンプル10個、比較例のサンプル10個に対し振動試験を行い、ファイバスタブ3と光コネクタ14を当接させた際の接続損失を評価した。
【0039】
その結果を表1に示す。
【0040】
【表1】
【0041】
その結果、比較例1では振動試験後に光が全く通らなかったものが10個中2個、接続損失が悪化したものが8個中3個あった。光が全く通らなくなった2個を解体したところ、バリが脱落しレンズ表面付着していることが分かった。また、接続損失が悪化したサンプルでは、ファイバスタブ23圧入時に、ファイバスタブ23後端面と貫通孔19とで形成される凹部に生じたバリ17がストッパ35とファイバスタブ23との間に挟まり、ファイバスタブ23とストッパ35の間に空隙18が生じ、ファイバスタブ23のホルダ27に対する保持状態が不安定となり、振動を加えることにより、ファイバスタブ23が光軸方向にずれていたことがわかった。それに対し、本発明実施例では10個全数、振動試験後も異常は発生しなかった。以上より、本発明によりバリがストッパとファイバスタブ後端面との間に挟まり、該ファイバスタブと該ストッパの間に空隙が生じ、該ファイバスタブのホルダに対する保持状態が不安定となり、接続損失を悪化させることや、バリが光軸上に脱落し、光が全く通らない不具合の発生が防止可能となり、且つ、ストッパを薄く薄くすることが可能となり光レセプタクルの小型化も可能となる事が確認された。
【0042】
(実験例2)
更に、比較例2として、ストッパをホルダとは別体として有しているが、バリの研磨・除去を行わないサンプルを10個作製した。バリの研磨・除去以外は、本発明のサンプルと同様の材質、作製方法である。比較例2のサンプル10個に対し振動試験を行い、ファイバスタブ3と光コネクタ14を当接させた際の接続損失を評価したところ、光が全く通らなくサンプルや、接続損失の悪化が生じた。以上より、ファイバスタブ3をホルダ7の貫通孔19に圧入により固定し、ファイバスタブ3後端面と貫通孔19の間に生じたバリ17を研磨・除去した後、ファイバスタブ3後端部にストッパ15を当接することが重要であることが確認された。
【0043】
【発明の効果】
以上の様に、フェルールの中央に光ファイバが挿入されたファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに、他方開口端側から上記ファイバスタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を挿入して固定するホルダと、上記ファイバスタブの後端部においてファイバスタブの光軸方向の位置ずれを防止するストッパ部材とからなるレセプタクルにおいて、上記ストッパは、上記ホルダとは別に設けられている為、ストッパ単品での加工が可能であることから、加工中に歪みを生じることなく厚さを薄くすることができるため、光レセプタクルの小型化が可能である。
【0044】
更に、上記ファイバスタブの後端部をホルダの貫通孔に挿入して固定した後、上記ファイバスタブ後端面と貫通孔とで形成される凹部を研磨し、しかる後、上記ストッパ部材をホルダに接合させることにより、バリが上記ストッパと上記ファイバスタブとの間に挟まり、該ファイバスタブと該ストッパの間に空隙が生じ、該ファイバスタブの上記ホルダに対する保持状態が不安定となり、接続損失を悪化させることや、上記バリが光軸上に脱落し、光が全く通らない不具合の発生が防止可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す中央縦断面図であり、(b)は同図(a)のファイバスタブにプラグフェルールを接続させた状態を示す中央縦断面図である。
【図2】図1に示す本発明の光レセプタクルを用いた光モジュールを示す中央縦断面図である。
【図3】本発明の光レセプタクルの他の実施形態を示す中央縦断面図である。
【図4】(a)は従来の光レセプタクルの実施形態を示す中央縦断面図であり、(b)は同図(a)のA部分の拡大図である。
【図5】(a)〜(f)は本発明の光レセプタクルの製造方法を示す中央断面図である。
【符号の説明】
1a:フェルール
1b:光ファイバ
2:接着剤
3:ファイバスタブ
4:溶接部
5:スリーブ
6:ケース
7:ホルダ
8:光レセプタクル
9:光素子
10:レンズ
11:ケース
12:光モジュール
13a:プラグフェルール
13b:光ファイバ
14:光コネクタ
15:ストッパ
16:溶接箇所
17:バリ
18:空隙
19:貫通孔
20:ホルダ貫通孔内壁
Claims (3)
- フェルールの中央に光ファイバが挿入されたファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに、他方開口端側から上記ファイバスタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を挿入して固定するホルダとからなる光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブの後端部にファイバスタブの光軸方向の位置ずれを防止するストッパ部材を当接するとともに、該ストッパ部材が上記ホルダに接合されていることを特徴とする光レセプタクル。
- フェルールの中央に光ファイバが挿入されたファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに、他方開口端側から上記ファイバスタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を挿入して固定するホルダと、上記ファイバスタブの後端部にファイバスタブの光軸方向の位置ずれを防止するとともに上記ホルダに接合するストッパ部材とからなり、上記ファイバスタブの後端部をホルダの貫通孔に挿入して固定した後、上記ファイバスタブ後端面と貫通孔とで形成される凹部を研磨し、しかる後、上記ストッパ部材をホルダに接合させることを特徴とする光レセプタクルの製造方法。
- 請求項1に記載の光レセプタクルの上記ファイバスタブの後端部側から光信号を出射する光素子を収納したケースを取り付けたことを特徴とする光モジュール。
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